Come funziona Multicast

La funzionalità multicast si basa su un modello di rete di gruppo. Ciò significa che gli host che desiderano ricevere dati si uniscono a “gruppo multicast” specifica. Ogni gruppo multicast ha il proprio indirizzo IP, che è un indirizzo IP speciale nel file intervallo da 224.0.0.0 a 239.255.255.255, noto come indirizzo IP di Classe D.

Una volta che un host si unisce a un gruppo multicast, ha l'autorizzazione a ricevere tutti i dati inviati all'indirizzo IP del gruppo. Quando un host (o un server) desidera inviare dati, invia i dati all'indirizzo IP del gruppo, anziché inviarli a un singolo indirizzo IP.

I router e gli switch all'interno della rete sono consapevoli di questi gruppi e sono responsabili della replica dei dati e dell'invio a tutti gli host che hanno aderito a quel particolare gruppo.

Ejemplo

Per illustrare ciò, supponiamo di avere tre host: A, B e C. Tutti e tre si uniscono al gruppo multicast 1, che ha l'indirizzo IP 224.0.0.1. Ora, se hai un server che desidera inviare dati a questi tre host, il server invia i dati a 224.0.0.1.

I router e gli switch sulla rete replicano questi dati e li inviano ad A, B e C. Se un host D si unisce al gruppo, inizierà automaticamente a ricevere anche i dati inviati a quell'indirizzo IP.

Protocolli multicast

I protocolli di routing multicast vengono utilizzati per coordinare il traffico multicast e garantire che i dati raggiungano tutti i membri di un gruppo. I protocolli più comuni includono:

1. IGMP (protocollo di gestione dei gruppi Internet)

IGMP è un protocollo di comunicazione utilizzato nelle reti IP per stabilire l'appartenenza a un gruppo multicast su un singolo segmento di rete (una rete locale o LAN). Funziona tra l'host e il router locale, consentendo all'host di informare il router che desidera ricevere i dati inviati a uno specifico indirizzo di gruppo multicast.

Esistono diverse versioni di IGMP.

• • La versione 1 consente solo agli host di unirsi a gruppi.
  • La versione 2 aggiunge la possibilità per gli host di lasciare i gruppi e introduce anche un meccanismo di query per il router per determinare quali host appartengono ancora a un gruppo multicast.
  • La versione 3 aggiunge la possibilità per gli host di indicare quale fonte specifica desiderano ricevere traffico multicast, noto come "multicast basato sulla sorgente".

2. PIM (Multicast indipendente dal protocollo)

PIM è un protocollo di routing utilizzato per gestire il modo in cui i pacchetti vengono replicati su una rete e inviati ai membri di un gruppo multicast.

A differenza di altri protocolli di routing, PIM non viene utilizzato per scegliere un percorso attraverso una rete, ma piuttosto per costruire alberi di distribuzione che definiscono il modo in cui i pacchetti vengono replicati e distribuiti ai membri di un gruppo multicast.

Esistono due tipi principali di PIM: PIM-SM (modalità sparsa) e PIM-DM (modalità densa).

• • PIM-SM Viene utilizzato nelle reti in cui i gruppi multicast sono dispersi e non ci sono molti ricevitori.
  • PIM-DM Viene utilizzato nelle reti in cui i ricevitori multicast sono densamente imballati.

3. DVMRP (protocollo di routing multicast a vettore di distanza)

È uno dei più antichi protocolli di routing multicast. Si basa sull'algoritmo RIP (Routing Information Protocol), che è un protocollo di routing del vettore di distanza.

DVMRP utilizza una tecnica nota come traffico inondato, in cui il traffico multicast viene inviato a tutti i punti della rete e quindi i router eliminano il traffico dalle reti che non hanno membri nel gruppo multicast.

DVMRP costruisce quello che è noto come spanning tree, ovvero una struttura che definisce come i pacchetti verranno distribuiti sulla rete. Sebbene DVMRP sia stato uno dei primi protocolli di routing multicast e sia stato molto influente, oggi non è così comunemente utilizzato a causa dell'adozione di protocolli più moderni ed efficienti come PIM.

Ciascuno di questi protocolli svolge un ruolo unico nel facilitare il traffico multicast e spesso lavorerà insieme per fornire servizi multicast su una rete.

Ad esempio, un host può utilizzare IGMP per informare un router locale che desidera unirsi a un gruppo multicast, quindi il router può utilizzare PIM per gestire la distribuzione dei pacchetti a quell'host.

Applicazione multicast in reti locali e globali

Il multicast è comunemente utilizzato nelle reti locali (LAN). Questo perché la maggior parte degli switch e dei router moderni su una LAN supportano nativamente il multicast e gli amministratori di rete hanno il controllo completo sulla rete, rendendo il multicast più semplice da implementare e gestire.

In una rete locale, il multicast può essere utilizzato per una varietà di applicazioni. Questi possono includere streaming video o audio, distribuzione di software, aggiornamento di sistemi e molte altre applicazioni che richiedono la consegna simultanea di dati a più host.

L'uso del multicast in una rete globale come Internet è più complicato. Sebbene il protocollo IP supporti il ​​multicast, non tutti i router su Internet sono configurati per supportarlo. Ciò significa che sebbene sia possibile inviare dati a un indirizzo IP di gruppo, non vi è alcuna garanzia che tali dati raggiungano tutti i potenziali membri del gruppo.

Per superare questa limitazione, tecniche come “Multicast IP su Unicast”, dove i dati multicast vengono incapsulati in pacchetti unicast per il trasporto su Internet. Sebbene ciò possa consentire la distribuzione di dati multicast su Internet, non offre le stesse efficienze di larghezza di banda del multicast nativo.